ipv4向ipv6过渡方案学士学位论文(编辑修改稿)

ipv4向ipv6过渡方案学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

以由高层协议完成。  源地址。 长度为 128 位，指出了 IPv6 包的发送方地址。  目的地址。 长度为 128 位，指出了 IPv6 包的接收方地址。 这个地址可以是一个单播、组播或任意点播地址。 如果使用了选路扩展头 (其 定义了一个包必须经过的特殊路由 )，其目的地址可以是其中某一个中间节点的地址而不必是最终地址。 表 21 IPv6 的头结构 版本 业务流类别 流标签 净荷长度 下一个头 跳极限 源 IP 地址 目的 IP 地址 数据报的数据部分 净荷 流标签 IPv4 通常被描述为无连接协议。 就像任何一个包交换网络一样， IPv4 设计为让每个包找到自己的路径以到达其目的地。 每个包都分别处理，而结果是两个从相同数据源发往相同目的地的包可以采用完全不同的路由来穿越整个网络。 这对于适应网络突发事件来说是个好办法，因为突发事件意味着任何一条路由都可能在任何时间出现故障，但只要两主机间存在某些路由则可以 山东科技大学学士学位论文 12 进行数据的交互。 但是，这种方法的效率可能不太高，尤其是当包并不是孤立的，且实际上是两个通信系统间的业务流的一部分时。 进一步考虑一个包流从一台主机发往另一主机时 在它所经过的路径上将发生的事情：每个中间路由器对每个包的处理将导致在链路上轻微地增加延时。 对于类似文件传输或终端仿真之类的大部分传统 Inter 应用，延时只会带来一点不方便而已，但对于一些提供互操作的音频和视频应用而言，即使只是增加一点点延时也会显著降低服务质量。 对每个 IPv4 包均进行单独处理带来的另一个问题在于难以把特定的业务流指定到较低代价的链路上。 例如，电子邮件的传输优先级不高，并且不是实时应用，但 IPv4 网络管理员却没有简单的办法来标识这些包，把它们传输到较低开销的 Inter链路， 并为实时应用保留较高开销的链路。 IPv6 中定义的流的概念将有助于解决类似问题。 IPv6 头字段中的流标签把单个包作为一系列源地址和目的地址相同的包流的一部分。 同一个流中的所有包具有相同的流标签。 业务流类别 最早有关 IPv6 的 RFC1883 中定义了 4 位优先级字段，这意味着每个包可能具备 16 个优先级中的一个。 但是，经过多次讨论后这个字段的名字改为“类别”，且长度也扩大到了 1 字节。 在最新的关于 RFC1883 的 Inter 修订草案中，名字又被改为“业务流类别”。 山东科技大学学士学位论文 13 IPv6 类别字段的数值及如何正确使用还 有待定 义。 使用IPv4 服务类型字段和使用 IPv6 类别的实验最终必将为此带来有用的结果。 使用业务流类别的目的在于允许发送业务流的源节点和转发业务流的路由器在包上加上标记，并进行除默认处理方法之外的不同处理。 一般来说，在所选择的链路上，可以根据开销、带宽、延时或其他特性而对包进行特殊的处理。 虽然在 IPv6 的实现中很可能需要并建议高层协议为它们的数据指定一个特定的业务流等级，但这些实现中可能也允许中间路由器根据实际情况修改这个值。 分段 IPv6 的分段只能由源节点和目的节点进行，这样就简化了包头并减少了 用于选路的开销。 逐跳分段被认为是一种有害的方法。 首先，它在端到端的分段中将产生更多的分段。 此外在传输中，一个分段的丢失将导致所有分段重传。 IPv6 的确可以通过其扩展头来支持分段，但是如下所述，了解 IPv4 分段如何工作将有助于了解 IPv6 中为什么要进行改变。 在此不过多介绍。 扩展头 IPv4 选项的问题在于改变了 IP 头的大小，因此更像一个“特例”，即需要特别的处理。 路由器必须优化其性能，这意味着将为最普遍的包进行最佳性能的优化。 这使得 IPv4 选项引发一个路由器把包含该选项的包搁置一边，等到有时间的时候 再进行处 山东科技大学学士学位论文 14 理。 IPv6 中实现的扩展头可以消灭或至少大量减少选项带来的对性能的冲击。 通过把选项从 IP 头中搬到净荷中，路由器可以像转发无选项包一样来转发包含选项的包。 除了规定必须由每个转发路由器进行处理的逐跳选项之外， IPv6 包中的选项对于中间路由器而言是不可见的。 IPv6 定义了如下选项扩展：  逐跳选项头： 此扩展头必须紧随在 IPv6 头之后。 它包含包所经路径上的每个节点都必须检查的选项数据。 由于它需要每个中间路由器进行处理，逐跳选项只有在绝对必要的时候才会出现。 到目前为止，已经定义了两个选项：巨型净荷选项和路 由器提示选项。 巨型净荷选项指明包的净荷长度超过 IPv6 的 16 位净荷长度字段。 只要包的净荷超过 65535 字节(其中包括逐跳选项头 )，就必须包含该选项。 如果节点不能转发该包，则必须回送一个 ICMPv6 出错报文。 路由器提示选项用来通知路由器， IPv6 数据报中的信息希望能够得到中间路由器的查看和处理，即使这个包是发给其他某个节点的 (例如，包含带宽预留协议信息的控制数据报 )。  选路头： 此扩展头指明包在到达目的地途中将经过哪些节点。 它包含包沿途经过的各节点的地址列表。 IPv6 头的最初目的地址是路由头的一系列地址中的 第一个地址，而不是包的最终目的地址。 此地址对应的节点接收到该包之后，对 IPv6头和选路头进行处理，并把包发送到选路头列表中的第二个地址。 如此继续，直到包到达其最终目的地。 山东科技大学学士学位论文 15  分段头： 此扩展头包含一个分段偏移值、一个“更多段”标志和一个标识符字段。 用于源节点对长度超出源端和目的端路径 MTU 的包进行分段。  目的地选项头： 此扩展头代替了 IPv4 选项字段。 目前，唯一定义的目的地选项是在需要时把选项填充为 64 位的整数倍。 此扩展头可以用来携带由目的地节点检查的信息。  身份验证头 (AH )： 此扩展头提供了一种机制，对 IPv6 头、扩展头和净荷的某些部分进行加密的校验和的计算。  封装安全性净荷 (ESP )头。 这是最后一个扩展头，不进行加密。 它指明剩余的净荷已经加密，并为已获得授权的目的节点提供足够的解密信息。 山东科技大学学士学位论文 16 3 IPv6 的优势与现状 IPv6 相对于 IPv4 的优势 随着基于现有网络 IPv4 业务在各个领域的大量开展，大大加速了 IPv4 网络地址的耗尽，尽管之前我们也运用了一些网络技术来解决这一问题，但终究不是长远之计，仅仅是推迟了 IPv4 地址末日的到来；再者人们对网络安全的要求日益提高，而现行的 IPv4 在网络层没有进行安全考虑，使网络传输出现严重的安全隐患，介于此我们必须使用一种新的编制技术来满足网络的发展， IPv6 应用而生，相比与 IPv4 其优势主要体现在： （ 1）报文格式的改变，地址长度由原来的 32 位增加为 128 位，地址空间增加到 2^128=*10^38 个，毫不夸张地说即使是全球每一粒沙子都分一个地址都有富裕，很好地解决了地址空间缺乏的危机。 （ 2） IPv6 地址配置不仅支持手动地址配置更主要的是支持自动地址配置，体现了支持节点的即插即用功能，减少网络管理的困难和复杂性。 对于 IPv4 的一些动态配置协议都是状态自动配置协议即服务器必须保持每个节点的状态信息，并管理这些保存的信息，而 IPv6 是支持无状态自动配置，无状态自动配置规程相对容易实现。 首先，如果使用 IEEE EUI64 链路层地址，用户就可以确信自己的主机 I D 是唯一的。 因此，节点要完成的工作是确定自己的链路层地址并计算出 E U I 6 山东科技大学学士学位论文 17 4 地址，然后确定自己的 IPv6 网络地址。 （ 3）提供了对移动性的更好支持。 对于 IPv4 在处理移动性时主要是通过外地代理来解决，多个移动节点共享一个转交地址，这样做主要还是出于考虑 IPv4 地址空间的局限性，在引入 IPv6 之后巨大的地址空间使得地址的自动配置变得非常简单，移动节点可以很简单地快速的得到一个转交地址，这样使得 IPv6 不再需要外地代理，同样也不需要外地代理转交地址了，也就是说，移动 IPv6 中唯一的一种转交地址是配置转交地址。 （ 4）提供了对 Inter 协议安全性的更好支持，在使用 IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对 IP 报文进行校验，极大的增强了网络的安全性。 IPv6 的国内外现状 IPv6 是下一代网络的要害技术， IETF 从 1994 年开始这首研究开发下一代的 IP 协议即 IPv6， 1995 年 IPv6 的核心协议草案形成， 1998 年 IPv6 核心协议相对成熟，之后的几年间业界对 IPv6 的探讨与争论一直不断 [5]。 最近，全球的一些发达国家对 IPv6 的开发和应用取得了实质性的进展，一些国家和地区推出了很有特色的应用，一些运营商推出了商用业务和应用，为我们勾勒出了 IPv6 的未来发展前景。 例如：日本的电信运营商推出了商用 IPv6 业务、韩国的 IPv6 推广主要是沿着与宽带业务相结合的发展方向、 山东科技大学学士学位论文 18 美国首先将 IPv6 应用于军事领域、欧洲的 IPv6 应用将在移动领域有所突破，而我国的 CNGI 项目是政府引导的 IPv6 发展计划 [6]。 日本被认为是最先进的 IPv6 试验场。 早在 1999 年，日本的一些运营商、互联网服务提供商就已经开始启动 IPv6 的试验业务和服务，如 NTT， IIJ 等运营商后开始提供实验性服务。 到目前为止，日本已经有十个以上的 IPv6 商用业务和实验服务提供商，其中 NTT 公司的 IPv6 全球发展策略尤其引人注目。 很长一段时间以来， IPv6 在美国的发展都处于休眠状态，而 20xx 年 6 月美国国防部公布将不再购买不支持 IPv6 的网络硬件设备的消息令业界为之一振。 20xx 年 6 月 9 日，美国国防部发 表了一份备忘录，决定采用新的政策在整个部门中部署IPv6。 从 20xx 年 10 月起，其 300 亿美元的 IT 预算将只能用来购买支持 IPv6 的技术 [4]。 欧洲的移动通信事业相当发达，但在互联网的发展方面去落后于美国，因此欧洲在 IPv6 的发展上采取了“先移动，后固定”的基本战略，并在第三代移动通信网中率先引入了 IPv6，已实现在互联网领域与美国并驾齐驱的目标 [6]。 而中国对于 IPv6 技术的态度是 “ 积极跟踪、把握机遇、稳妥推进 ” ，并且在部分地区实行了网上实验。 中国政府密切关注着 IPv6 的发展，目前中国高校和科研机构已 经与国外一些运营商合作，对 IPv6 进行研究实验。 如清华大学、北京大 山东科技大学学士学位论文 19 学、北京理工大学等高校已经部署了 IPv6 的专网，为进一步IPv6 的研究提供了一个很好的平台，由此可看出国家对下一代网络的重视。 上一代网络的核心技术可以说是几乎全部被国外掌握，总是人家制定规矩让我们来遵守，这样很是被动，为了改变这一现状我们国家一定会抓住 IPv6 发展的这一机会，加紧研发掌握一定的核心技术，从而在下一代 IPv6 规约的制定中分的一杯羹 [8]。 山东科技大学学士学位论文 20 4 IPv4 到 IPv6 的过渡技术 由于 Inter 的规模以 及目前 网络中数 量庞大的 IPv4用 户和设备 ， IPv4 到 IPv6 的过 渡不可能 一次性实 现。 而且，目 前许多企 业和用户 的日常 工作越来 越依赖于 Inter，它们 无法容忍 在协议过 渡过程 中出现的 问题。 所以 IPv4 到 IPv6 的过渡 必须是一 个循序渐 进的过 程，在体验 IPv6 带来的好。